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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsstruktur für
ein großflächiges Solarmodul an einem Unterbau
mit wenigstens zwei rückseitig an einer Komponente von
Solarmodul und Unterbau in im wesentlichen paralleler Relativlage
zueinander befestigbaren länglichen Halteprofilen.
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Der
Einsatz von Solarmodulen hat in den vergangenen Jahren erheblich
zugenommen. Aufgrund der immer populärer werdenden Nutzung
von Solarenergie werden sowohl im privaten Bereich als auch zur
kommerziellen Stromerzeugung zunehmend Solarmodule eingesetzt. Dabei
hat sich gezeigt, dass insbesondere großflächige
Solarmodule an Bedeutung gewinnen. Dies liegt daran, dass bei dem
Einsatz von großflächigen Solarmodulen die Kosten
bei der Montage und der Verkabelung erheblich gesenkt werden können.
Es hat sich jedoch auch gezeigt, dass die Handhabung, insbesondere
die Montage derartiger großflächiger Solarmodule,
relativ schwierig ist. Insbesondere lassen sich herkömmliche
Montagehilfen, wie beispielsweise die Anbringung eines formstabilen
Rahmens, an einem großflächigen Solarmodul immer
weniger einsetzen, da sie einerseits aufgrund der Größe
solcher Solarmodule aufwändiger sind und da sie andererseits
zu Problemen führen, wie beispielsweise Verspannungen und dergleichen,
die schlimmstenfalls einen Bruch des Solarmoduls zur Folge haben
können.
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Mit
dem zunehmenden Einsatz von großflächigen Solarmodulen,
der sich gerade in jüngerer Zeit einstellt, sind daher
auch neue Maßnahmen zum Anbringen derartiger Solarmodule
an Tragstrukturen auf Dächern oder an einem Unterbau erforderlich,
die den Dimensionen solcher Solarmodule sowie deren Gewicht Rechnung
tragen.
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Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 94 017 41 U1 ist eine Befestigungsstruktur
für ein Solarmodul bekannt. Dabei werden auf der Rückseite eines
rahmenlosen Solarmoduls längliche Befestigungselemente
angebracht, die mit abgewinkelten Schenkeln versehen sind. In den
Schenkeln sind Bohrungen angebracht, über welche das Solarmodul an
einer Tragstruktur angeschraubt werden kann. Es hat sich gezeigt,
dass mit einer derartigen Anordnung exakte Toleranzen zwischen Befestigungselementen und
Unterbau eingehalten werden müssen. Werden diese nicht
eingehalten, so kommt es zu einer fehlerhaften Ausrichtung oder
gar zu Verspannungen am Solarmodul, die schließlich dessen
Bruch zur Folge haben können.
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Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 207 008 614 U1 ist eine Traganordnung
für Solarmodule bekannt, die sich insbesondere zur Anbringung
der Solarmodule auf einem Dach eignet. An der Rückseite
der Solarmodule werden singuläre Haken und Klammern angebracht,
wobei die Haken in auf dem Dach befestigten rohrartigen Modulträgern
eingehakt und die Klammern schließlich mit korrespondierenden
Modulträgern in Eingriff gebracht werden. Diese Anordnung
führt dazu, dass die einzelnen Solarmodule punktuell an
den Anbringstellen der Haken bzw. Klammern stärker belastet
werden, was wiederum zu Verspannungen führen kann, die
schließlich einen Defekt des Solarmoduls nach sich ziehen
können.
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Ferner
zeigt das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2007 008 659 U1 eine
Anordnung, bei der rahmenlose Solarmodule mit Kantenschutzelementen aus
elastischem Material versehen werden und sodann in Rahmenprofile
mit Eingriffsbereichen eingesetzt werden. Derartige Lösungen
eignen sich für kleinflächige Solarmodule. Die
bei der Montage bei diesem System auftretenden Verspannungen im
Solarmodul würden aber zu einer hohen Ausfallrate führen,
wenn sie bei großflächigen Solarmodulen eingesetzt
werden. Bei dieser Lösung fehlen jegliche Unterstützungsstrukturen
für das Solarmodul, wie etwa rückseitige Träger.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsstruktur
für ein großflächiges Solarmodul bereitzustellen,
die bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine einfache
Montage unter Vermeidung der vorstehend mit Bezug auf den Stand
der Technik beschriebenen Nachteile erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Befestigungsstruktur der eingangs bezeichneten
Art gelöst, welche wenigstens zwei Aufnahmeprofile aufweist, die
jeweils an der anderen Komponente von Solarmodul und Unterbau in
einer der Relativlage der Halteprofile entsprechenden Relativlage
zueinander befestigbar sind, wobei das Halteprofil und das Aufnahmeprofil
einander entsprechende Profilform aufweisen, derart, dass das Halteprofil
im wesentlichen formschlüssig in dem Aufnahmeprofil aufnehmbar
ist, wobei jedes Halteprofil und Aufnahmeprofil relativ zu einer
Horizontalen geneigt ist und wobei an wenigstens einem Paar von
ineinander greifenden Halteprofil und Aufnahmeprofil zueinander
korrespondierende Eingriffsformationen vorgesehen sind, mit denen
das Halteprofil und das Aufnahmeprofil verriegelnd aneinander angreifen.
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Erfindungsgemäß werden
also am Solarmodul längliche Profile, d. h. entweder Aufnahmeprofile oder
Halteprofile, angeordnet, die sich über einen großen
Bereich in einer Richtung des Solarmoduls erstrecken. Diese Profile
werden dann mit dem kor respondierenden anderen Profil von Halteprofil
und Aufnahmeprofil in formschlüssigen Eingriff gebracht. Dadurch
ist gewährleistet, dass das Solarmodul über einen
großen Bereich, nämlich entlang der unmittelbar
an diesen angebrachten Profile abgestützt wird und darüber
hinaus auch zuverlässig, nämlich durch den besagten
Formschluss, gehalten wird. Dabei kann die Neigung des Solarmoduls
und der mit diesem unmittelbar verbundenen Profile im Rahmen der Montage
unterstützend wirken, wie im Folgenden noch im Detail bezüglich
der einzelnen Weiterbildungen der Erfindungen erläutert
werden wird.
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Darüber
hinaus sorgen die zueinander korrespondierenden Eingriffsformationen
für eine zuverlässige Verriegelung der beiden
Profile zueinander derart, dass das Solarmodul an dem Unterbau festgehalten
wird. Durch diese Maßnahme sind keine zusätzlichen
Befestigungselemente erforderlich, wenngleich diese als Sicherungsmittel,
beispielsweise gegen Diebstahlschutz, noch nachträglich
bei der Montage angebracht werden können. Grundsätzlich
eignet sich aber der erfindungsgemäße Gedanke
zweier ineinander greifender Profile zum Anbringen des großflächigen
Solarmoduls an dem Unterbau zu einer hinreichenden Fixierung und
Ausrichtung des Solarmoduls relativ zum Unterbau, ohne dass zwingenderweise
zusätzlich Elemente erforderlich wären, die den
Montageaufwand erhöhen.
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Wenn
im Zusammenhang mit der Beschreibung dieser Erfindung von einem „Solarmodul” die Rede
ist, so umfasst dieses herkömmliche photovoltaische Solarmodule
zur Stromerzeugung. Gleichsam sind aber auch flächige Strukturen
mit umfasst, die beispielsweise einen zwischengeschalteten Energieträger,
wie Wasser, nutzen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Halteprofil einen
sich verjüngenden Abschnitt aufweist, mit dem es positionierend
in einen korrespondierenden sich erweiternden Abschnitt des Aufnahmeprofils
einsetzbar ist. Durch den sich verjüngenden Abschnitt und
den dazu korrespondierenden sich erweiternden Abschnitt kommt es
zu einer Positionierung von Halteprofil und Aufnahmeprofil, die
zu einer gewünschten Ausrichtung des Solarmoduls in einer
Solllage genutzt werden kann. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt
vorgesehen, dass das Halteprofil und das Aufnahmeprofil zumindest
in diesem Abschnitt jeweils trapezförmig ausgebildet sind. So
können Halteprofil und Aufnahmeprofil über ihre gesamte
Profiltiefe trapezförmig ausgebildet sein oder lediglich
einen trapezförmigen Abschnitt aufweisen. Alternativ zu
einer trapezförmigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein,
dass das Halteprofil und das Aufnahmeprofil zumindest in einem Abschnitt
jeweils als Rundprofil ausgebildet sind.
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Um
eine formschlüssige Verriegelung von Aufnahmeprofil und
Halteprofil zueinander zu gewährleisten, sieht eine Weiterbildung
der Erfindung vor, dass das Aufnahmeprofil in einem zur Längsrichtung
orthogonalen Schnitt betrachtet eine Hinterschneidung aufweist und
das Halteprofil einen korrespondierenden Vorsprung aufweist, wobei
das Aufnahmeprofil derart elastisch aufweitbar ist, dass das Halteprofil
in das Aufnahmeprofil unter elastischer Verformung einsetzbar ist,
woraufhin sich Vorsprung und Hinterschneidung hintergreifen. Dadurch
ist es möglich, bei der Montage bereits im Stile einer
Rastverbindung Aufnahmeprofil und Halteprofil miteinander fest zu
verbinden, so dass sich ein einmal montiertes Solarmodul nur noch
unter großem Aufwand von einem Unterbau entfernen lässt.
Dies bietet sich insbesondere bei kommerziellen Solarparks an, bei denen
eine Vielzahl von Solarmodulen auf einer großen Fläche
installiert sind, so dass ein unbeabsichtigtes Entfernen, beispielsweise
durch Diebstahl, nicht oder nur mit hohem Überwachungsaufwand
völlig unterbunden werden kann. In solchen Fällen
ist eine Demontage von Solarmodulen vom Unterbau durch konstruktive
Maßnahmen zu verhindern oder zumindest erheblich zu erschweren.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmeprofil
mit einem Montagewerkzeug aufweitbar ist. Mit anderen Worten ist
es bei dieser Ausführungsvariante nicht möglich,
ohne das spezielle Montagewerkzeug das Aufnahmeprofil aufzuweiten,
so dass ein Entfernen von Solarmodulen weiter erschwert ist.
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Hinsichtlich
der Eingriffsformationen sind erfindungsgemäß verschiedene
Lösungen vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsvariante
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Halteprofil mit wenigstens
einer Sicke versehen ist und dass das Aufnahmeprofil mit wenigstens
einer korrespondierend angeordneten Komplementärsicke versehen
ist, die gemeinsam die Eingriffsformation bilden. So werden an den
Halteprofilen und Aufnahmeprofil lokal Sicken und Komplementärsicken
ausgebildet. Dies kann durch herkömmliche Umformtechniken
im Rahmen einer Blechverarbeitung unter relativ geringem Fertigungsaufwand
erfolgen. Zur stabilen Ausgestaltung dieser Sicken bzw. Komplementärsicken
kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von unmittelbar benachbarten
Sicken und Komplementärsicken die Eingriffsformation bilden,
wobei die Sicken und Komplementärsicken für sich
betrachtet einen Ausschnitt eines Kegelmantels beschreiben. Alternativ lassen
sich diese jedoch auch in Form von Ausschnitten aus einem Zylindermantel
herstellen. Es sei angemerkt, dass im Bereich der Sicken erfindungsgemäß das
Profilmaterial auch teilweise aufgebrochen sein kann. So können
auch Gruppen mehrerer benachbarter schräg verlaufender
Sicken vorgesehen sein. Die Sicken, einzeln oder in Gruppen, können ferner
auch keilförmig ausgebildet sein.
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Alternativ
zu Sicken, bei denen das Profilmaterial nicht oder nur bereichsweise
aufgebrochen ist, kann ferner vorgesehen sein, dass das Halteprofil
mit Einschnitten und Laschen versehen ist und dass das Aufnahmeprofil
mit korrespondierend angeordneten Komplementäreinschnitten
und -laschen versehen ist, die gemeinsam die Eingriffsformation
bilden. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsvariante das
Material der Halteprofile und Aufnahmeprofile lokal über
einen längeren teilweise umlaufenden Bereich eingeschnitten
und durch Herausbiegen von Laschen deformiert. Die Laschen können
aber auch an ihrem aus dem Profil herausgebogenen Bereich abschnittsweise
auch noch mit dem verbleibenden Profilmaterial verbunden sein und
eben nur bereichsweise von diesem getrennt sein.
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Eine
weitere Alternative sieht vor, dass zumindest eine Komponente von
Halteprofil und Aufnahmeprofil mit Ausklinkungen versehen ist und
dass die jeweils andere Komponente von Halteprofil und Aufnahmeprofil
mit korrespondierend angeordneten Laschen versehen ist, die gemeinsam
die Eingriffsformation bilden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die
Laschen hakenförmig ausgebildet sind, wobei die hakenförmigen
Laschen in die ausgeklinkten Aufnahmebereiche eingreifen. Zur erleichterten
Montage sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Aufnahmebereiche
einen erweiterten Einführabschnitt für die Laschen
sowie einen Fixierabschnitt zum Festhalten der Laschen aufweisen.
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Die
vorstehend geschilderten Möglichkeiten zur Gestaltung der
Eingriffsformationen sehen allesamt vor, dass die Halteprofile und
die Aufnahmeprofile einerseits formschlüssig ineinander
greifen und andererseits durch Sicken, Laschen, Bolzen oder dergleichen
noch unmittelbar miteinander in Eingriff gelangen. Letzteres lässt
sich dazu nutzen, um eine gewünschte Relativlage von Halteprofilen
und korrespondierenden Aufnahmeprofilen zueinander einzustellen.
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So
sieht eine Weiterbildung der Erfindung in diesem Zusammenhang vor,
dass die Eingriffsformationen, insbesondere die Sicken oder Laschen,
bezüglich einer Längsachse des Aufnahmeprofils
sowie des Halteprofils zumindest abschnittsweise schrägen Verlauf
aufweisen, derart, dass bei fortschreitendem Aneinanderangreifen
der Grad des gegenseitigen Eingriffs erhöht wird. Mit anderen
Worten bilden die Eingriffsformationen Anzugschrägen, die
bewirken, dass bei fortschreitendem Aneinanderangreifen der Aufnahmeprofile
und Halteprofile in Folge einer Relativbewegung diese aufeinander
zu gespannt und somit in Ergänzung zu dem vorstehend bereits
genannten Formschluss miteinander verzahnt oder verkeilt werden.
Dieser Effekt wird insbesondere dadurch verstärkt, dass
der Verlauf der Eingriffsformation derart schräg ausgerichtet
ist, dass bei einer Montage des Solarmoduls die den Anzugeffekt
bewirkende Relativbewegung schwerkraftbedingt unterstützt
ist. Mit anderen Worten wird der Verlauf der Eingriffsformationen
derart festgelegt, dass die Wirkung der Schwerkraft der schräg
angeordneten Solarmodule eine Art Selbstverstärkungseffekt
leistet und den Anzugeffekt weiter erhöht.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem Halteprofil oder/und
an dem Aufnahmeprofil Anschlagelemente vorgesehen sind, die eine vorbestimmte
Positionierung von Aufnahmeprofil und Halteprofil relativ zueinander
in Profillängsrichtung oder quer zur Profillängsrichtung
festlegen. Obgleich aufgrund des formschlüssigen Ineinandergreifens von
Halteprofil und Aufnahmeprofil bereits eine Ausrichtung in Solllage
zueinander erfolgt, können derartige Anschlagelemente eine
definierte Solllage zusätzlich zu diesem Ausrichtungseffekt
vorgeben, beispielsweise durch Einrasten in diese Solllage oder dergleichen.
Auch kann dadurch ein unerwünschtes Aufspreizen des Aufnahmeprofils
unterbunden werden.
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Wie
bereits ausgeführt, werden große Bereiche des
Solarmoduls durch die an diesem angebrachten Aufnahmeprofil oder
Halteprofil gestützt. Das jeweils unmittelbar am Solarmodul
angebrachte Profil kann dementsprechend schwächer ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die an dem Solarmodul
unmittelbar angebrachte Komponente von Halteprofil und Aufnahmeprofil
in Profillängsrichtung länger ausgebildet ist,
als die jeweils andere Komponente. Ferner kann vorgesehen sein,
dass die an dem Solarmodul unmittelbar angebrachte Komponente von
Halteprofil und Aufnahmeprofil in Richtung orthogonal zum Solarmodul betrachtet
mit geringerer Tiefe ausgebildet ist, als die jeweils andere Komponente.
Dadurch wird der vorteilhafte Effekt erreicht, dass eine größere
Anzahl von Solarmodulen zum Transport in einem vorgegebenen Laderaum
gestapelt werden kann. Die nicht unmittelbar am Solarmodul angebrachten,
tiefer ausgebildeten Profile können platzsparend ineinander gestapelt
werden.
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Zum
Anbringen von Halteprofilen oder Aufnahmeprofilen an dem Solarmodul
kann eine hitzebeständige Klebstoffschicht vorgesehen sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Klebstoffschicht
eine Mindestdicke von 2 mm aufweist und elastisch ausgebildet ist.
Durch die Möglichkeit zur elastischen Deformation kann
die Klebstoffschicht Fertigungstoleranzen, Montagetoleranzen sowie
unterschiedliche thermische Ausdehnungen im Einsatzfall ausgleichen.
Als Klebstoff können beispielsweise hitzebeständige
Silikonmassen verwendet werden.
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Nachzutragen
ist, dass alternativ zu Sicken oder Laschen ferner vorgesehen sein
kann, dass zumindest einen Komponente von Halteprofil und Aufnahmeprofil
mit Bolzen, insbesondere Kopfbolzen, versehen ist und dass die jeweils
andere Komponente von Halteprofil und Aufnahmeprofil mit korrespondierend
angeordneten Aufnahmebereichen versehen ist, die gemeinsam die Eingriffsformation
bilden. Zum Erreichen des vorstehend beschriebenen Anzugeffektes
kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Aufnahmebereiche
schrägen Verlauf aufweisen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Halteprofil für eine Befestigungsstruktur
der vorstehend beschriebenen Art, mit den vorstehend für
die einzelnen Halteprofile beschriebenen Merkmalen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Aufnahmeprofil für eine Befestigungsstruktur
der vorstehend beschriebenen Art mit den vorstehend genannten aufnahmeprofilspezifischen
Merkmalen. Schließlich betrifft die Erfindung auch einen
Unterbau mit einem Halteprofil oder einem Aufnahmeprofil der vorstehend
beschriebenen Art.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Solarmodul, insbesondere ein großflächiges
Solarmodul, mit einer Befestigungsstruktur der vorstehend beschriebenen
Art.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der beiliegenden
Figuren erläutert. Es stellen dar:
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1 eine
erläuternde Übersichtsdarstellung zu einem Solarmodul
mit Unterbau;
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2 eine
Vorderansicht des Solarmoduls mit Halteprofil;
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3 eine
abgewandelte Vorderansicht des Solarmoduls mit Halteprofil;
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4 eine
weitere abgewandelte schematische Ansicht des Solarmoduls mit Halteprofil;
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5a bis 5c eine
schematische Darstellung verschiedener Montagephase mit einem Solarmodul
nach 4
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6a bis 6c Ansichten
entsprechend 5a bis 5c mit
einem Montagewerkzeug;
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7 eine
Ansicht entsprechend 1 zur Erläuterung der
Erfindung;
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8 eine
schematische Darstellung eines alternativen Profils;
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9 eine
Alternative zu 8;
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10 eine
weitere Alternative zu 8 und 9.
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11 eine
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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12a und 12b Vorderansichten
des Profils des Ausführungsbeispiels nach 11;
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13 eine
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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14a und 14b Vorderansichten
des Profils des Ausführungsbeispiels nach 11;
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15 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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16 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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17a eine perspektivische Ansicht zweier Profile
eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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17b eine Vorderansicht der Profile gemäß 17a;
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17c eine Ansicht entsprechend 17a, jedoch in zusammengesetztem Zustand;
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17d eine Ansicht entsprechend 17b, jedoch in zusammengesetztem Zustand;
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18a eine perspektivische Ansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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18b eine Vorderansicht der Ausführungsform
gemäß 18a;
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19a bis 19d verschiedene
Zustände beim Zusammensetzen einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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20a bis 20c perspektivische
Ansichten zu der Montage der Ausführungsform nach 19a bis 19d;
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21 eine
weitere Ausführungsform der Erfindung;
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22 eine
weitere Ausführungsform der Erfindung;
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23 eine
weitere Ausführungsform der Erfindung;
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24 eine
weitere Ausführungsform der Erfindung;
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25 eine
Ansicht ähnlich 7 mit einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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26a ein Halteprofil einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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26b eine Seitenansicht eines Aufnahmeprofils zum
Halteprofil gemäß 26a;
und
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27a, b, c verschiedene Phasen bei der Montage
eines Halteprofils mit einem Aufnahmeprofil mit Diebstahlschutz.
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In 1 ist
eine Anordnung 10 zu einem Solarmodul gezeigt, wie sie
regelmäßig zur Anwendung kommt, beispielsweise
bei photovoltaischen Sonnenkraftwerken. Man erkennt, dass ein Solarmodul 12 auf
einem Unterbau 14 angeordnet ist. Das Solarmodul 14 wird
von der Sonne 16 mit UV-Strahlen 18 bestrahlt.
Das Solarmodul 12 wandelt die UV-Strahlung photovoltaisch
in elektrischen Strom um, wie dies an sich bekannt ist. Die Erfindung
bezieht sich im wesentlichen auf die Befestigungsstruktur für
das Solarmodul 12.
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Das
Solarmodul 12 ist rahmenlos ausgebildet und verhältnismäßig
großflächig, beispielsweise mit Abmessungen von
2,6 m × 2,2 m. Derartige großflächige
Solarmodule müssen an ihrer Rückseite abgestützt
werden. Hierzu sind an dem Solarmodul 12 Längsprofile 20 angebracht.
Diese Längsprofile 20 sind in regelmäßigen
Abständen zueinander an der Rückseite des Solarmoduls 12 befestigt
und erstrecken sich im wesentlichen parallel zueinander in Y-Richtung.
In zur Zeichenebene orthogonaler X-Richtung verlaufen Querträger 22, 24,
die zur Anbringung des Solarmoduls 10 am Unterbau 14 vorgesehen
sind.
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An
die Befestigung der Solarmodule 12 am Unterbau sind verschiedene
Anforderungen gestellt. So ist es erforderlich, die Solarmodule
weitgehend spannungsfrei am Unterbau 14 zu lagern. Darüber
hinaus sollen die Solarmodule 12 einfach montierbar sein
und möglichst ohne zusätzliche Befestigungsmittel
am Unterbau 14 befestigt werden können. Darauf
zielt die Erfindung ab.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Solarmoduls 12,
wobei nur ein Teil von diesem Solarmodul 12 in X-Richtung
gezeigt ist. Man erkennt, dass an der Unterseite des Solarmoduls 12 trapezförmige
Profile 26, 28 angebracht sind. Diese sind über
mehrere Millimeter dicke Klebstoffschichten 30 mit der
Unterseite des Solarmoduls 12 verbunden. Betrachtet man
die Profile 26 und 28 genauer, so erkennt man,
dass sie in ihrem engsten Bereich eine Weite d1 und in einem Übergangsbereich
zu Seitenflügeln 32, 34 eine größere
Weite d2 aufweisen. Je nach Größe des Solarmoduls 10 sind
mehrere derartiger Profile an seiner Unterseite angebracht, vorzugsweise
in einem Abstand a von 60 cm. Es können aber auch größere
oder geringere Abstände gewählt werden.
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Die
Profile 26 und 28 werden im folgenden als Halteprofile
bezeichnet, weil diese zum Halten des Solarmoduls 10 vorgesehen
sind.
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3 zeigt
nun eine weitere Ausführungsform eines solchen Solarmoduls 12.
An diesem ist ein abgerundetes Hohlprofil 36 wiederum über
Klebstoffschichten 30 vorgesehen. Dabei erkennt man, dass das
Hohlprofil 36 zwei Weiten aufweist, nämlich in seinem
schmalsten Bereich die Weite d1 sowie in seinem breitesten Bereich
die Weite d2. Die beiden Flügel 38 und 40 sind
einwärts gebogen. Auch das Profil 36 dient als
Halteprofil, wie im Folgenden im Detail noch erläutert
werden wird.
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In 4 erkennt
man eine weitere Ausführungsform der Erfindung, mit einer
von den 2 und 3 abweichenden
weiteren Profilform. An dem Solarmodul 12 sind wiederum
eine Mehrzahl von Halteprofilen 42 über mehrere
Millimeter dicke Klebstoffschichten 30 angebracht. Das
Halteprofil 42 ist in seinem unteren Bereich ähnlich
wie das Halteprofil 26 trapezförmig ausgebildet.
Es besitzt jedoch einen zurückgesetzten Bereich 44 an
seinen beiden Seiten, der eine Hinterschneidung bildet. Von diesem zurückgesetzten
Bereich 44 gehen wiederum die beiden Flügel 46 und 48 aus,
mit denen das Halteprofil 42 an dem Solarmodul 10 angebracht
ist.
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In
allen drei 2 bis 4 erkennt
man die Orientierung anhand der eingezeichneten X- und Z-Achsen.
Ferner ist für alle drei Ausführungsformen ergänzend
anzumerken, dass die Klebstoffschicht 30 jeweils elastisch
ist und so einen geringfügigen Relativlagenausgleich zwischen
dem jeweiligen Halteprofil und dem Solarmodul 12 ebenso
wie einen Ausgleich unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen aufgrund
der unterschiedlichen Materialien des Halteprofils 42 und
des Solarmoduls 12 gewährleisten kann.
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Geht
man von der Ausführungsform gemäß 4 aus
und wendet man sich der Darstellung gemäß 5a bis 5c zu,
so erkennt man, dass das Halteprofil 42, das an dem in 5a bis 5c nicht gezeigten
Solarmodul angebracht ist, in ein korrespondierendes Aufnahmeprofil 50 einsetzbar
ist. Das Aufnahmeprofil 50 besitzt im wesentlichen komplementäre
Profilform, erstreckt sich jedoch über eine größere
Höhe h als das Halteprofil 42, wodurch dessen
torsionale Steifigkeit und Biegesteifigkeit orthogonal zu seiner
Längsachse erhöht wird. Das Aufnahmeprofil 50 ist,
wie im Folgenden noch im Detail erläutert wird, mit dem
Unterbau verbunden.
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In
dem Zustand gemäß 5a liegt
das Halteprofil 42 gerade auf dem Aufnahmeprofil 50 auf. Durch
Beaufschlagung mit einer Fügekraft F, die beispielsweise
im Wesentlichen der auf das Solarmodul wirkenden Schwerkraft entsprechend
kann, wird das Aufnahmeprofil 50 gemäß den
Pfeilen 52 elastisch aufgeweitet. Der Ausgangszustand ist
in 5b mit strichlierten Linien gezeichnet, wohingegen
der aufgeweitete Zustand mit durchgezogener Linie gezeigt ist. Um
das Einführen zu erleichtern, weist das Aufnahmeprofil 50 an
seinen freien Enden abgefalzte Einführschrägen 54 auf.
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Schließlich
ist das Halteprofil 42 soweit in das Aufnahmeprofil 50 eingeschoben,
dass die abgefalzten Einführschrägen 54 in
den Bereich 44 eingreifen können und somit das
Halteprofil 42 formschlüssig umklammern. In diesem
Zustand wird das Halteprofil 42 von dem Aufnahmeprofil 50 formschlüssig festgehalten.
Es stützt sich sowohl seitwärts in X-Richtung
als auch in Z-Richtung an dem Aufnahmeprofil 50 ab. Dabei
ergibt sich eine zuverlässige Haltefunktion zwischen Aufnahmeprofil 50 und
Halteprofil 42 und damit auch zwischen dem mit dem Aufnahmeprofil 50 verbundenen
Unterbau und dem mit dem Halteprofil 42 verbundenen Solarmodul.
Die Verbindung ist einfach herstellbar, unterliegt keinen oder allenfalls
geringfügigen auf das Solarmodul übertragenen
Spannungen und ist toleranzausgleichend. Darüber hinaus
kommt es aufgrund des Formschlusses zu einem Positioniereffekt des
Solarmoduls relativ zum Unterbau in einer gewünschten Sollposition.
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6a bis 6c zeigen
einen mit 5a und 5c vergleichbaren
Montagevorgang. Der einzige Unterschied besteht jedoch darin, dass
im Schritt 6b das Aufnahmeprofil 50 mit einem
zusätzlichen Montagewerkzeug 56 aufgespreizt wird
und die elastische Verformung entsprechend der Pfeile 52 nicht
durch Eindrücken des Halteprofils 42 vorgenommen
werden muss, sondern dass das Aufnahmeprofil 50 bereits „vorgespreizt” ist.
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7 zeigt
ausgehend von der Darstellung gemäß 1 die
erfindungsgemäße Struktur, wobei ein Halteprofil,
beispielsweise das trapezförmige Halteprofil 26 gemäß 2,
an dem Solarmodul 12 über die Klebstoffschicht
angebracht ist. Das Halteprofil 26 ist in einem korrespondierenden
trapezförmigen Aufnahmeprofil 60 mit größerer
Höhe h aufgenommen. Das Aufnahmeprofil 60 ist
mit den Querträgern 22 und 24, beispielsweise
durch Verschraubung, verbunden.
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Mit
der in 7 gezeigten Struktur lässt sich auch
ein großflächiges Solarmodul 12 ohne
weiteres an dem Unterbau 14 anbringen. Verspannungen, wie sie
etwa bei herkömmlichen Lösungen aufgrund der Verschraubung
auftreten, treten bei dieser Struktur nicht auf. Bedarfsweise können
die Halteprofile 60 an den Querträgern 22, 24 mit
einem gewissen Spiel in X-Richtung (in 7 orthogonal
zur Zeichenebene) angebracht werden, um einen Toleranzausgleich
zu ermöglichen. An sich reicht aber bei Fertigung mit üblicher
Genauigkeit der Toleranzausgleich aus, der durch die Elastizität
der Klebstoffschicht 30 erreicht wird.
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Mit
Bezug auf 7 ist festzuhalten, dass die
Länge des Aufnahmeprofils 60 entlang der Profillängsachse
kürzer, teilweise sogar erheblich kürzer, gewählt
werden kann, als die Länge des Halteprofils 26.
Dies liegt daran, dass das Halteprofil 26 über
einen großen Bereich in Y-Richtung das Solarmodul 12 abstützen
sollte. Das Aufnahmeprofil 60 sollte hingegen dem Halteprofil 26 einen
hinreichenden Halt am Unterbau 14 geben und kann zusätzlich
eine Flächenstützwirkung bereitstellen. Ferner
ist festzuhalten, dass sich das Halteprofil 26 und das
Aufnahmeprofil 60 ergänzen. Das Halteprofil 26 stützt
einen großen Bereich des Solarmoduls 12 ab. Die
Biegesteifigkeit wird aber im wesentlichen über das wesentlich
tiefere Aufnahmeprofil 60 erreicht. Dessen Länge
und Höhe/Tiefe lassen sich an den jeweiligen Einsatzfall
(Belastung durch Schneelast, Wind, etc.) anpassen. Die Aufteilung
zwischen relativ flachem Halteprofil 26 und relativ tiefem
Aufnahmeprofil 60, dessen Dimensionen bedarfsweise gewählt
werden, hat den Vorteil, dass mit Halteprofilen 26 versehene Solarmodule 12 platzsparend
gestapelt und so transportiert werden können. Die tiefen
Aufnahmeprofile können zum Transport ineinander gesteckt
und so gestapelt werden. Dadurch lassen sich diese ebenfalls raumsparend
transportieren. Außerdem können standardisierte
Solarmodule mit ein und denselben Halteprofilen 26 verwendet
werden und nur die Aufnahmenprofile 60 je nach Bedarf an
die zu erwartenden Belastungen angepasst werden.
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Mit
Bezug auf die 8 bis 21, 22, 26a und 26b werden
im Folgenden Details zu verschiedenen Ausführungsformen
und Gestaltungen von Aufnahmeprofilen und Halteprofilen und sich
daraus ergebenden Effekten diskutiert.
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Es
sei angemerkt, dass die folgende Beschreibung keine abschließende
Aufzählung erfindungsgemäßer Aufnahmeprofile
und Halteprofile ist, sondern vielmehr vorteilhafte Ausführungsformen zeigt,
die vom Fachmann bedarfsweise auch noch abgeändert oder
untereinander kombiniert werden können, wobei sie dennoch
vom Schutzumfang der Patentansprüche mit umfasst sind.
Sämtliche dieser Profile sind dazu vorgesehen, in an sich
bereits beschriebener Weise am Solarmodul, beispielsweise durch
Verkleben, befestigt zu werden sowie am Unterbau mit oder ohne Toleranzausgleich
angebracht zu werden.
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In 8 ist
ein Halteprofil 62 gezeigt, das einen trapezförmigen
Grundkörper aufweist. Im Bereich der schrägen
Trapezflächen sind entlang der Profillängsachse
(parallel zur Y-Achse) in Längsrichtung verlaufende durch
Umformen hergestellte Knickstellen bzw. Sicken 64 vorgesehen.
Diese können parallel oder auch geneigt zur Profillängsachse verlaufen,
um den im Folgenden noch im Detail erläuterten Anzugeffekt
zu erreichen.
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8 zeigt
ein korrespondierendes Aufnahmeprofil 66, das sich nach
oben aufweitet. An den zu den schrägen Trapezflächen
korrespondierenden Schrägflächen sind entsprechende
durch Umformen hergestellte Knickstellen 68 vorgesehen,
die in der in 8 gezeigten montierten Stellung
in die Knickstellung 64 eingreifen. Die Montage erfolgt
in gleicher Weise, wie mit Bezug auf 5a bis 5c,
bzw. 6a bis 6c erläutert.
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9 zeigt
eine gegenüber 8 abgewandelte Ausführungsform.
Das Aufnahmeprofil 66 bleibt gegenüber dem Aufnahmeprofil 66 aus 8 weitgehend
unverändert. Lediglich an den freien oberen Endbereichen
sind Flügelabschnitte 70 vorgesehen, auf denen
ein abgewandeltes Halteprofil 72 aufliegt. Das Halteprofil 72 ist
wiederum trapezförmig ausgebildet und weist an seinen schrägen
Trapezflächen nach außen vorspringende Knickabschnitte 74 auf. Mit
diesen steht es in Eingriff mit den Knickabschnitten 68 des
Aufnahmeprofils 66. Die Montage erfolgt wie mit Bezug auf 5a bis 5c bzw. 6a bis 6c erläutert.
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Bei
der Ausführungsform gemäß 10 handelt
es sich um eine Kombination eines Aufnahmeprofils 66, wie
in 8 gezeigt, mit den bereits beschriebenen durch
Umformen hergestellten Abschnitten 68, die nach innen vorstehen.
In dieses Aufnahmeprofil 66 ist ein Halteprofil 42 eingefügt,
das in seiner Grundkonfiguration etwa dem Halteprofil 42 gemäß 4 entspricht.
Dabei greifen die gefalteten Abschnitte 68 des Aufnahmeprofils 66 in
die Hinterschneidungen 44 am Halteprofil 42.
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11, 12a und 12b zeigen
eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Man erkennt in 11,
ein Halteprofil 80 und ein Aufnahmeprofil 82.
Sowohl das Halteprofil, als auch das Aufnahmeprofil weist eingeschnittene
Bereiche 84, 86 auf, aus denen Laschen 88, 90 herausgebogen
sind. Man erkennt, dass sich die eingeschnittenen Bereiche 84, 86 sowie
die daraus herausgebogenen Laschen 88, 90 nicht
parallel, sondern vielmehr schräg zur Richtung einer jeweiligen
Profillängsachse A bzw. B erstrecken. Man erkennt auch,
dass beim Aufnahmeprofil 82 die Laschen 90 profileinwärts
gebogen sind, wohingegen beim Halteprofil 80 die Laschen 88 profilauswärts
gebogen sind. Dies führt dazu, dass, wie in 12a gezeigt, beim Einsetzen des Halteprofils 80 in
das Aufnahmeprofil 82 die Laschen 88 sowie 90 miteinander
in Wechselwirkung treten, und schließlich aneinander abgleiten.
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Während
der Montage wird das Halteprofil 80 derart in das Aufnahmeprofil 82 eingesetzt,
dass die Laschen 88 die Laschen 90 hintergreifen
und umgekehrt, so dass die Laschen 88 in die ausgeschnittenen
Bereiche 86 des Aufnahmeprofils gelangen, wobei gleichzeitig
die Laschen 90 des Aufnahmeprofils in die ausgeschnittenen
Bereiche 84 des Halteprofils gelangen.
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Erfolgt
beim Zusammensetzen der beiden Profile 80 und 82 zugleich
eine Relativbewegung, wie durch die Pfeile P und Q angedeutet, beispielsweise derart,
dass – wie in 7 gezeigt – das Solarmodul bezüglich
der Horizontalen geneigt an dem Unterbau angebracht wird und aufgrund
seiner Schwerkraft entsprechend dem Pfeil P relativ zum Aufnahmeprofil 82 bewegt
wird, so gleiten die einzelnen Laschen 88 und 90 aneinander
ab und wirken wie Keile oder Anzugschrägen, so dass die
beiden Profile 80 und 82 wegen der Keilwirkung
aufeinander zu gezogen und miteinander verkeilt werden. Schließlich
kommt es zu dem Zustand, wie in 12 b
gezeigt, bei dem die beiden Profile 80 und 82 fest
miteinander verbunden sind und wegen der sich gegenseitig hintergreifenden
Laschen 88 und 90 sowie Aufnahmebereiche 84 und 86 nur
unter erheblichem Kraftaufwand voneinander trennbar sind.
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13, 14a und 14b zeigen
eine ähnliche Lösung, wie mit Bezug auf 11, 12a und 12b beschrieben,
wobei die Laschen nur geringfügig aus den Profilen herausgebogen
sind. Man erkennt ein Halteprofil 92 und ein Aufnahmeprofil 94, die
jeweils mit Laschen 96 bzw. 98 ausgebildet sind. Die
Funktionsweise ist an sich dieselbe, wie ausführlich mit
Bezug auf 11, 12a und 12b beschrieben.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Laschen 96 und 98 auch
durch reine Sicken ohne Verletzung des Profilmaterials, d. h. reine
Ausprägungen, ersetzt werden können, die in gleicher
Weise zusammenwirken, wie die vorstehend beschriebenen Laschen und Ausnehmungen.
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Wiederum
ist der Verlauf der Laschen 96, 98 bzw. Ausprägungen
schräg zur Profillängsachse A bzw. B, so dass
es bei der Montage, beispielsweise schwerkraftbedingt, zu dem vorstehend
beschriebenen Anzugseffekt der beiden Profile zueinander kommt.
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15 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser
sind an einem trapezförmigen Halteprofil 100 im
Bereich seiner Flügel 102 Laschen leicht aus der
Profilebene herausgebogen, welche am seitlichen Rand eines Aufnahmeprofils 104 angreifen.
Dadurch können unerwünschte Aufspreizeffekte verhindert
werden. Derartige Laschen lassen sich auch bei Profilen verwenden,
wie sie vorstehend mit Bezug auf 8 bis 14 beschrieben wurden.
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16 zeigt
eine Alternative zu der Ausführungsform nach 15.
Bei dieser Ausführungsform werden unerwünschte
Aufspreizungen durch Laschen 106 verhindert, die an dem
seitlichen Abschnitt eines Aufnahmeprofils 108 vorgesehen
sind und die bei der Montage mit einem Halteprofil 110 in
korrespondierende Ausschnitte 112 eingreifen.
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17a bis 17d zeigen
eine Weiterbildung der Ausführungsformen nach 11, 12a und 12b.
Dabei sind die durch Einschneiden und Herausbiegen hergestellten
Laschen 114 und 116 von Halteprofil 118 und
Aufnahmeprofil 120 hakenförmig ausgebildet, wie
auch klar in 17b zu erkennen. In 17c und 17d erkennt
man, dass diese hakenförmigen Laschen dann in die Ausnehmungen
eingreifen und diese quasi umgreifen, so dass der Halt von Aufnahmeprofil
und Halteprofil aneinander weiter gesteigert werden kann. Wiederum erstrecken
sich die Laschen schräg zur Profillängsachse,
um den vorstehend beschriebenen Anzugeffekt zu erreichen.
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18a und 18b zeigen
eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der an
dem Halteprofil 124 sowie an dem Aufnahmeprofil 126 jeweils eine
Reihe von Sicken 130 beziehungsweise 132 angeordnet
sind. Dabei handelt es sich um lokale Deformationen, die sich von
dem Halteprofil 124 nach außen und von dem Aufnahmeprofil 126 nach
innen erstrecken. Die einzelnen Sicken besitzen im Wesentlichen
die Form eines Kegelabschnitts, wobei jede Reihe 130, 132 von
Sicken auf einer gedachten Linie I endet, die in 18a strichliert eingezeichnet ist. Dadurch ergeben
sich Anlagebereiche, nämlich entlang der definierten Linien
I der jeweiligen Reihen 130 und 132 von Sicken,
die in gleicher Weise, wie mit Bezug auf 11 oder 13 beschrieben,
miteinander in Eingriff gebracht werden können.
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19a bis 19d zeigen
eine weitere Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Phasen
während der Montage. Bei dieser Ausführungsform
sind an einem Aufnahmeprofil 140 einwärts gebogene
Laschen 141 vorgesehen, die sich jedoch nicht schräg
zur Profillängsachse, sondern parallel zu dieser erstrecken.
Diese werden in korrespondierende Ausnehmungen 142 in dem
Halteprofil 144 eingesetzt, wie in 20a bis 20c gezeigt. Um den vorstehend beschriebenen Anzugeffekt
im Falle einer Relativbewegung der Profile zueinander zu erreichen,
besitzen diese Ausnehmungen 142 auch schräge Abschnitte 146,
an denen die Laschen 141 unter Anzugwirkung entlang gleiten
können, bis sie in eine vorgegebene Sollposition definierenden Aufnahmeschlitzen 148 aufgenommen
werden. Dieser Zustand der erreichten Sollposition ist in 20c gezeigt.
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In 21 erkennt
man eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der
ein Aufspreizen des Aufnahmeprofils verhindert werden soll. Hierfür
sind am Aufnahmeprofil 150 an der Profiloberseite keilförmige
Sicken 152 vorgesehen, die mit korrespondierenden keilförmigen
Sicken 154 an einem Halteprofil 156 in Eingriff
gelangen. Auch dieser Eingriff verstärkt sich schwerkraftbedingt
während der Montage durch eine Relativbewegung zwischen
Halteprofil 156 und Aufnahmeprofil 150.
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22 zeigt
schließlich eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Man erkennt, dass an dem Solarmodul 12 über die
Klebstoffschichten 30 ein Halteprofil 160 angebracht
ist, das im Bereich der Klebestoffschichten 30 nahe dem Übergang
zu den schrägen Trapezflächen in Profillängsrichtung
verlaufende Ausprägungen 162 aufweist. Dieses
Halteprofil 160 ist in einem Aufnahmeprofil 164 aufgenommen,
welches mit seinen oberen freien Enden in einem spitzen Winkel bei 166 gefalzt
ist. Mit diesem Falzbereich 166 greift es zwischen die
Ausprägungen 162 und die schrägen Trapezflächen
des Halteprofils 160. Dadurch wird ein Aufspreizen verhindert des
Aufnahmeprofils 164. Ferner erkennt man an den schrägen
Trapezflächen Eingriffstrukturen, wie sie vorstehend beschrieben
wurden, beispielsweise Laschen oder Sicken.
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23 zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
in einer Ansicht ähnlich 2, wobei
die Aufnahmeprofile 170 an dem Solarmodul 12 angebracht
sind. Die Aufnahmeprofile 170 besitzen nur relativ geringe
Höhe h. Die Aufnahmeprofile 170 nehmen Halteprofile 172 auf,
die zum Erreichen einer hohen Biegesteifigkeit mit einer wesentlich
größeren Höhe H ausgebildet sind. Diese
ist wenigstens 1,5 mal so groß wie die Höhe h.
Die Halteprofile 172 sind ihrerseits an Querstreben 174 des Unterbaus
befestigt.
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24 zeigt
für ein Ausführungsbeispiel, wie es in 17a bis 17c gezeigt
ist, dass durch eine Vielzahl von Verbindungsstellen 176 zwischen einem
Haltprofil 178 und einem Aufnahmeprofil 180 die
Festigkeit der Verbindung bedarfsweise erhöht werden kann.
Dies führt zu einem vorteilhafteren Biegeverhalten der
Befestigungsstruktur, das mit dem Biegeverhalten eines in der Mechanik
wohl bekannten Doppel-T-Trägers vergleichbar ist.
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25 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Anordnung entsprechend 7,
wobei jedoch zwei oder mehr kleinere Solarmodule 12 und 13 mit
an diesen angeordneten Halteprofilen 26 und 27 an
ein und demselben Aufnahmeprofil 60 angeordnet sind.
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Bei
der erfindungsgemäßen Ausführungsform
nach 26a und 26b sind
am solarmodulseitigen Halteprofil 190 jeweils T-Bolzen 192 mit
Kopf angebracht, die in entsprechende Aufnahmeöffnungen 194 an
einem korrespondierenden Aufnahmeprofil 196 (in 26 in der Seitenansicht gezeigt) aufnehmbar
sind. Jede Aufnahmeöffnung 194 weist einen durchmessergroßen
Einführabschnitt 198 und einen durchmesserreduzierten
Führungsabschnitt 200 auf, die von dem Kopf des
jeweils eingeführten T-Bolzens 192 hintergriffen
wird. Durch den geneigten Verlauf des Führungsabschnitts 200 erreicht
man den vorstehend mehrfach erwähnten Anzugeffekt.
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27a bis 27c zeigen
eine Verrastungsstruktur 202, wobei korrespondierende Rastnasen 204, 206 an
einem Halteprofil 208 und an einem Aufnahmeprofil 210 angebracht
sind. Beim Zusammenstecken dieser beiden Profile 204, 206 im
Rahmen der Montage des Solarmoduls können die Rastnasen
aneinander unter elastische Deformation vorbeigleiten (27a, b) und schließlich
miteinander verrasten (27c).
So ergibt sich eine nur mit erheblichem Aufwand lösbare
Verbindung, die unter anderem einen guten Diebstahlschutz bieten
kann.
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Wie
bereits vorstehend angedeutet, können die einzelnen Ausführungsformen
auch miteinander kombiniert werden. Insbesondere ist eine Kombination
der Merkmale zum Verhindern eines Aufspreizens des jeweiligen Aufnahmeprofils
mit Merkmalen möglich, die den vorstehend mehrfach beschriebenen Anzugeffekt
bewirken.
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Die
Erfindung bietet eine einfache und dennoch zuverlässige
Möglichkeit, großflächiges Solarmodule
ohne das Risiko einer Zerstörung bei der Montage an einem
Unterbau sicher anzubringen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 9401741
U1 [0004]
- - DE 20207008614 U1 [0005]
- - DE 202007008659 U1 [0006]